Цитология - наука о строении и функции клеток.

Цитоплазма

История изучения клеток. 
Общие представления о клетке. Клетка - основная структурно-функциональная единица всех живых организмов, элементарная биологическая система. Исключение составляют вирусы, которые являются неклеточные формы жизни. На клеточном уровне полностью проявляются все основные черты жизни: обмен веществ и энергии, способность к размножению, сохранение и передача наследственной информации потомкам подобное.

Различают одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы. Одноклеточный организм является одновременно и самостоятельным целостным организмом. Колониальные организмы состоят из многих клеток одного или нескольких типов. Каждая из этих клеток основном функционирует независимо от других (питание, размножение и т.д.).

В многоклеточных организмах клетки тесно взаимодействуют между собой: они отличаются по строению и функциям (специализация клеток) и образуют ткани, органы и системы органов. Многоклеточный организм действует как единое целое, а клетки является его элементарными составляющими частями (компонентами). История изучения клитини.Будову и функции клеток изучает наука цитология (от греч. Китос - хранилище, клетка). История этой науки тесно связана с изобретением микроскопа. До сегодня нет единого взгляда на то, кто изобрел этот прибор: некоторые считают изобретателями микроскопа отца и сына Янсенс (конец XVI века), другие - Галилео Галилей (начало XVII века).

Английский исследователь Роберт Гук в 1665 году, изучая с помощью сконструированного им микроскопа срез пробки, открыл клеточное строение растительных тканей и предложил сам термин «клетка». Но отметим, что он имел дело не с живыми клетками, а только с оболочками мертвых клеток.

Современник Р. Гука, голландец Антони ван Левенгук, тоже с помощью микроскопов собственной конструкции открыл одноклеточных животных, в частности, инфузорий, которых он называл анималькули (т.е. животные), и бактерий, а также эритроциты и сперматозоиды.

К началу XIX столетия было собрано немало информации о структуре клеток разных типов, что стало предпосылкой создания клеточной теории, которая повлияла на развитие не только цитологии, но и всей биологии. В 1833 году английский ботаник Роберт Броун показал, что непременным компонентом клетки является ядро. Опираясь на труды Р. Броуна и немецкого ботаника Матиаса Шляйдена, другой немецкий исследователь-зоолог Теодор Шванн в 1839 году сформулировал основные положения клеточной теории: все живые организмы состоят из клеток; клетки животных и растений сходны по строению и химическому составу.

Кроме Т. Шванна и М. Шляйдена, соавторами клеточной теории считают немецкого ученого Рудольфа Вирхова и эстонского - Карла Бэра. Так, Р. Вирхов доказал, что клетки возникают не из бесструктурной межклеточного вещества, как считали раньше, а размножаются делением. К. Бэр открыл яйцеклетку птиц и млекопитающих (1827) и показал, что многоклеточные организмы этих животных развиваются из одной клетки - оплодотворенной яйцеклетки (зиготы); следовательно клетка является не только единицей строения, но и развития организма.

На современном этапе развития цитологии клеточная теория включает следующие положения:

- Клетка - элементарная единица строения и развития всех живых организмов;

- Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по происхождению (гомологичные), строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности;

- Каждая новая клетка образуется исключительно в результате размножения материнской путем деления;

- У многоклеточных организмов, которые развиваются из одной клетки - зиготы, споры и т.д., различные типы клеток формируются благодаря своей специализации в течение индивидуального развития особи и образуют ткани;

- Из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервно-гуморальным и иммунным системам регуляции. Методы цитологических исследований. Как вы уже знаете, первым прибором, который позволил изучать клетки, был световой (оптический) микроскоп. Методы исследований с использованием этого прибора называют световой микроскопией. С помощью этих методов можно изучать общий план строения клетки и отдельных ее органелл, размеры которых не меньше чем 200 нм.

Световая микроскопия основана на том факте, что сквозь прозрачный или полупрозрачный объект исследований проходят лучи света, которые затем попадают на систему оптических линз объектива и окуляра, увеличивающие его. Кратность увеличения можно определить как произведение увеличений объектива и окуляра. Например, если окуляр увеличивает объект в 10 раз, а объектив в 40, то кратность увеличения объекта составит 400. Современные световые микроскопы имеют кратность увеличения в 2-3 тыс. раз.

Некоторые органеллы малых размеров (например, рибосомы), а также детальное строение плазматических мембран открыто и изучено лишь с помощью электронного микроскопа, изобретенного в первой половине XX столетия. По принципу конструкции электронный микроскоп подобен светового, но вместо потока лучей света в магнитном поле от катода к аноду движется поток электронов, который ускоряется высокой разностью потенциалов между полюсами. Роль линз светового микроскопа в электронном выполняют электромагниты, которые могут изменять направление движения электронов, собирать (фокусировать) их в пучок и направлять его на объект исследования. Часть электронов, проходя сквозь объект, может отклоняться, рассеиваться, поглощаться, взаимодействовать с объектом или проходить через него без изменений. Пройдя сквозь объект, электроны попадают на люминесцентный экран, возбуждая его свечение, или особого Фотопластинки, с помощью которой изображение объекта можно фотографировать. Электронная микроскопия способна увеличивать изображение объектов в сотни тысяч раз (до 500 000 и более). Препараты для электронной микроскопии определенным образом обрабатывают (золотом, платиной и другими тяжелыми металлами), после чего органеллы и другие клеточные структуры приобретают разной степени поглощения электронов и поэтому выделяются на экране или фотопластинке. Методом растровой (сканирующей) электронной микроскопии возможно изучение структуры поверхности клеток, отдельных органелл подобное. При этом поток электронов не проходит сквозь объект исследования, а отражается от его поверхности.

Живые клетки исследуют методом прижизненного изучения. Под световым микроскопом наблюдают общее строение клеток или определенные процессы их жизнедеятельности (движение клетки, перемещение цитоплазмы, деление и т.д.).

Чтобы выяснить места и ход тех или иных биохимических процессов в клетке, применяют метод меченых атомов: в клетки вводят вещество, в котором один из атомов определенного элемента замещен его радиоактивным изотопом (чаще всего используют изотопы углерода, фосфора, азота, кислорода). С помощью особых приборов, способных фиксировать эти изотопы, можно проследить за миграцией этих веществ в клетке, их преобразованиями, выявить локализацию и характер биохимических процессов.

Изучая тонкое строение клеток, их следует предварительно зафиксировать, то есть сохранить для исследования, применяя определенные вещества (спирты, формалин и др.) или быстрым замораживанием или высушиванием. Отдельные структуры фиксированных клеток окрашивают особыми красителями. При этом различные красители закрашивают только определенные структуры клетки, что позволяет получить их контрастное окрашивание.

Для изучения отдельных клеточных структур применяют метод центрифугирования. Клетки предварительно измельчают и в особых пробирках помещают в центрифугу (прибор, способный развивать быстрые обороты). Поскольку различные клеточные структуры имеют неодинаковую плотность, они при очень быстрых оборотах центрифуги оседать слоями: плотные органеллы - быстрее и поэтому окажутся снизу, а менее плотные - сверху. Эти слои разделяют и изучают отдельно.

выводы

Клетка - основная элементарная структурно-функциональная единица живых организмов. По количеству клеток и степенью их взаимодействия различают одноклеточные, колониальные и многоклеточные организмы.

Биологическая наука цитология изучает проявления жизнедеятельности и особенности строения клеток различных организмов. Она возникла в XVII веке благодаря изобретению микроскопа и открытию клетки. Ее дальнейшее развитие связано с созданием клеточной теории.

Строение, химический состав, процессы жизнедеятельности клеток изучают с помощью различных методов: световой и электронной микроскопии, прижизненного изучения, центрифугирования и т.п.

 


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+